課程焊接冶金學(xué)教學(xué)內(nèi)容改革探索

許惠斌，伍光風(fēng)，楊棟華

(重慶理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400054)

課程焊接冶金學(xué)教學(xué)內(nèi)容改革探索

許惠斌，伍光風(fēng)，楊棟華

(重慶理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400054)

焊接冶金學(xué)是焊接專業(yè)課程基礎(chǔ)理論課，針對(duì)該課程在教學(xué)內(nèi)容存在的不足，改革教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。具體的改革思路是優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容主線，補(bǔ)充相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)和新知識(shí)，增加焊接缺陷的工程實(shí)例，補(bǔ)充焊接材料國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)等內(nèi)容。

焊接冶金學(xué)；改革；教學(xué)內(nèi)容

《焊接冶金學(xué)》是焊接專業(yè)基礎(chǔ)理論之一，焊接專業(yè)學(xué)生的必修課。該課程內(nèi)容包括金屬材料的焊接條件下化學(xué)、物理冶金的基本規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上制定和優(yōu)化焊接工藝[1-2]。該課程主要涉及到先修課程中金屬凝固學(xué)、固態(tài)相變學(xué)和熱力學(xué)等相關(guān)理論。同時(shí)，在開設(shè)該課程之前，學(xué)生還應(yīng)對(duì)焊接方法有一定的了解。另外，該課程是后續(xù)課程《金屬焊接性》和《焊接結(jié)構(gòu)》等課程的理論基礎(chǔ)，該課程的授課效果將對(duì)后繼課程教學(xué)將有直接影響。正因如此，在課程焊接冶金學(xué)教學(xué)方面積極進(jìn)行改革，提高該課程教學(xué)效果，是非常必要的[3-4]。

1 存在的問題

根據(jù)我校的授課反饋信息來看，學(xué)生普遍反映該課程理論性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)非常多的一門課，學(xué)習(xí)難度大，屬于不好理解、難學(xué)的專業(yè)課程。解決以上問題，首先應(yīng)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容方面的改革。該方面存在的問題如下：

(1)該課程先修基礎(chǔ)理論較多，如前所述的熱力學(xué)、金屬凝固學(xué)和焊接方法基本原理等。如沒有好的先修理論基礎(chǔ)，想學(xué)好焊接冶金學(xué)就非常的困難。

(2)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容中，章節(jié)內(nèi)容之間邏輯關(guān)系還有待進(jìn)一步整合和優(yōu)化。

(3)現(xiàn)有理論內(nèi)容與焊接生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)，學(xué)生只知學(xué)，不知如何用。

(4)現(xiàn)有課程實(shí)驗(yàn)，多為驗(yàn)證性的，并且彼此之間缺乏相關(guān)的關(guān)聯(lián)。

2 理論教學(xué)內(nèi)容改革

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容主線

焊接冶金學(xué)是該領(lǐng)域眾多科研成果按照一定邏輯性進(jìn)行匯編而成。所以，該課程具有觀點(diǎn)多，規(guī)律多，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范多等特點(diǎn)。同時(shí)，各個(gè)章節(jié)之間邏輯關(guān)系還有待進(jìn)一步理清。因此，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)主線，是非常重要的。

圖1 焊接冶金學(xué)教學(xué)內(nèi)容主線

如圖1所示，焊接冶金學(xué)包括焊接化學(xué)冶金和物理冶金兩部分的教學(xué)內(nèi)容。焊接化學(xué)冶金教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)主要為焊接氣相、熔渣對(duì)金屬的作用機(jī)制和焊接材料的組成其性能等內(nèi)容。而焊接物理冶金教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)主要為熔池凝固、焊縫及熱影響區(qū)組織等內(nèi)容。綜合焊接物理及化學(xué)冶金兩方面的內(nèi)容的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)講解焊接缺陷(裂紋、氣孔和夾渣)熱裂紋及冷裂紋的形成原因，存在特征以及防治措施等。

2.2 補(bǔ)充先導(dǎo)課基本原理

可以適當(dāng)在前言部分介紹各種熔焊方法的基本原理，應(yīng)用背景，以及優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比分析介紹；在化學(xué)冶金授課之前，可以適當(dāng)回顧一下熱力學(xué)方面的基本知識(shí)；同樣，在講授焊接物理冶金內(nèi)容前，也可以補(bǔ)充一些金屬凝固的基本原理，重點(diǎn)放在金屬的形核機(jī)制和成分過冷度對(duì)結(jié)晶形態(tài)的影響機(jī)制上。以上內(nèi)容的補(bǔ)充，將有助于在學(xué)習(xí)新的知識(shí)點(diǎn)之間對(duì)所涉及基礎(chǔ)知識(shí)有個(gè)基本了解。

2.3 補(bǔ)充相關(guān)的新知識(shí)、新進(jìn)展

隨著新型材料、新型能源和新的測(cè)試技術(shù)的迅速發(fā)展，焊接新技術(shù)、新型的焊接材料、焊接新裝備和焊接新理論就不斷孕育而生。而目前的教學(xué)內(nèi)容所涉及的科研成果相對(duì)陳舊，非常有必要對(duì)現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新。焊接冶金最新進(jìn)展可能包括以下各方面[5-6]：

(1)焊縫金屬凈化理論(脫O，S，P，N，H)的新進(jìn)展； (2)高能束焊，如激光焊下熱影響區(qū)冶金問題的最新研究成果；(3) 氫致裂紋啟裂的實(shí)質(zhì)性研究成果 ；(4) 異質(zhì)材料焊接裂紋開裂機(jī)制。

通過更新教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能了解到焊接冶金領(lǐng)域最新的科研成果和工程背景，增強(qiáng)學(xué)生畢業(yè)后能從容面對(duì)現(xiàn)代焊接生產(chǎn)中工程冶金問題。

2.4 補(bǔ)充焊接缺陷工程實(shí)例

焊接冶金缺陷(裂紋，氣孔和夾渣)是影響焊接質(zhì)量的主要因素[7]，如何能有效控制或避免接頭區(qū)的域焊接裂紋，是焊接專業(yè)(方向)學(xué)生在今后的工作崗位將要面臨的主要挑戰(zhàn)。所以，在教學(xué)內(nèi)容中增加工程背景下焊接缺陷案列，讓學(xué)生運(yùn)用前面所學(xué)的焊接化學(xué)冶金和焊接物理冶金的理論，具體分析缺陷的類型及成因，并提出解決方案。所以，工程實(shí)例教學(xué)有助于學(xué)生對(duì)焊接冶金理論加深理解和提高學(xué)生解決工程問題的能力。從實(shí)際教學(xué)效果來看，學(xué)生對(duì)工程實(shí)例教學(xué)的興趣和積極性都很大。

2.5 增加焊接材料的國(guó)際準(zhǔn)化及其選用原則的教學(xué)內(nèi)容

隨著中國(guó)制造走向世界，焊接生產(chǎn)的國(guó)際化日益明顯。為了適應(yīng)這一趨勢(shì)，在現(xiàn)有的焊接材料教學(xué)內(nèi)容中增加典型焊條的ISO、EN、AWS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范教學(xué)內(nèi)容[8]。同時(shí)，針對(duì)給定的材料，并結(jié)合相關(guān)的焊材標(biāo)準(zhǔn)，增加焊條的選用原則的教學(xué)內(nèi)容。通過以上的教學(xué)，有助于學(xué)生焊接標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范意識(shí)的增強(qiáng)。

3 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革

3.1 改革焊接冶金學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

目前，焊接冶金學(xué)可開設(shè)的實(shí)驗(yàn)主要有焊條制備，焊接熱循環(huán)測(cè)定，焊接金相分析，殘余氫的測(cè)試以及焊接缺陷(裂紋，氣孔等)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些實(shí)驗(yàn)大多是驗(yàn)證性，并且相互獨(dú)立。從實(shí)際效果來看，學(xué)生參與多為走馬觀花，而且認(rèn)識(shí)效果缺乏整體性和深入性。為了解決這一問題，可把現(xiàn)在獨(dú)立的驗(yàn)證性試驗(yàn)改為系統(tǒng)性、設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)。具體做法是，由學(xué)生根據(jù)給定待焊母材自行設(shè)計(jì)焊條配方和制備焊條，并采用自己制備的焊條進(jìn)行試焊，同時(shí)測(cè)量焊接熱循環(huán)和分析焊條的工藝性能。隨后，對(duì)焊后所取的焊件，進(jìn)行金相分析和殘余氫的測(cè)試，并在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)評(píng)定焊條配方和焊接工藝對(duì)可能出現(xiàn)的焊接裂紋、氣孔等缺陷的影響。通過以上分析和評(píng)定基礎(chǔ)上，給出焊條配方及工藝的改進(jìn)方案。以上的實(shí)驗(yàn)，完全由學(xué)生獨(dú)立完成。通過焊接冶金學(xué)實(shí)驗(yàn)改革，將有助于增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力、工程意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)和加深學(xué)生對(duì)所學(xué)的焊接冶金學(xué)理論的理解。

3.2 加強(qiáng)學(xué)生科研與教學(xué)工作的結(jié)合

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)積極鼓勵(lì)學(xué)生參加各種科研創(chuàng)新活動(dòng)，并引導(dǎo)其在科研活動(dòng)中運(yùn)用所學(xué)焊接冶金的基本原理去解決實(shí)際問題。就作者而言，根據(jù)自身現(xiàn)有的科研基礎(chǔ)，給出多個(gè)異種材料的銑削輔助下電弧熔釬焊、攪拌摩擦焊等新技術(shù)下焊接性研究課題，供學(xué)生選擇，并鼓勵(lì)學(xué)生參加國(guó)家，重慶市和學(xué)校的相關(guān)科研創(chuàng)新活動(dòng)和專業(yè)競(jìng)賽。通過這些科學(xué)活動(dòng)的磨煉，使學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力以及創(chuàng)新意識(shí)都得到了明顯提高。

4 結(jié)束語

焊接冶金學(xué)是焊接專業(yè)課程中非常重要的一門基礎(chǔ)理論課，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容主線，增加前導(dǎo)課程的基礎(chǔ)知識(shí)，補(bǔ)充焊接缺陷工程實(shí)例，和改進(jìn)焊接冶金學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等改革措施，將有助于學(xué)生對(duì)該課程理論的理解和學(xué)習(xí)，并增強(qiáng)學(xué)生在現(xiàn)代化焊接生產(chǎn)中分析問題和解決問題的能力。

[1] 張文鉞.焊接冶金學(xué)(基本原理)[M].北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

[2] Sindo Kouz著；閆久春，楊建國(guó)，張廣軍譯.焊接冶金學(xué)[M].2版.北京：高等教育出版社，2012.

[3] 劉會(huì)杰.焊接冶金學(xué)課程改革與教學(xué)實(shí)踐[J].焊接,2010(10):1-3.

[4] 李曉泉，楊宗輝，初雅杰.工程類專業(yè)"焊接冶金學(xué)"課程新教學(xué)法探析[J].中國(guó)電力教育,2012(28):65-66.

[5] 唐伯鋼.現(xiàn)代鋼材進(jìn)展對(duì)焊接材料的挑戰(zhàn)及若干建議[J].焊接,2009(12):20-25.

[6] 許祖澤.焊接材料及焊接冶金研究的發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].鋼鐵,1993，28(6):67-72.

[7] 李亞江，王 娟，等.焊接缺陷分析與對(duì)策[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2013.

[8] 吳樹雄，尹世科，李春范.金屬焊接材料手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

(本文文獻(xiàn)格式：許惠斌，伍光風(fēng)，楊棟華.課程焊接冶金學(xué)教學(xué)內(nèi)容改革探索[J].山東化工，2017，46(20)：152-153.)

ReformationonTeachingContentonWeldingMetallurgy

XuHuibin，WuGuangfeng,YangDonghua

(School of Materials Science and Engineering,Chongqing University of Technology, Chongqing 400054，China)

Welding metallurgy is important and basic course for Welding Specialty. To overcome some problem on teaching content on welding metallurgy, some reform methods was bring out. These methods are mainly consisted of adding of basic theory, adding of new development, adding of engineering Projects and revised experimental teaching content.

welding metallurgy；reformation; teaching content

2017-08-12

重慶理工大學(xué)專業(yè)核心課程“焊接冶金學(xué)及材料焊接性”；重慶理工大學(xué)教研項(xiàng)目“《焊接冶金學(xué)》工程化教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐(2015YB06)”

許惠斌(1971—)，黑龍江哈爾濱人，重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，教授。

G420.0

A

1008-021X(2017)20-0152-02